氮胁迫下高效玉米基因型的筛选研究

[目的]为了研究玉米杂交种在氮胁迫下的生长反应,为玉米氮高效基因型的筛选提供一些参考。[方法]以玉米苗期地上部植株干重的相对量(W-N/W+N)作为筛选氮素效率的标准,相对干重大于0.50的玉米基因型称为氮高效基因型,相对干重小于0.10的玉米基因型称为低效基因型。通过水培法研究不同玉米基因型对氮素胁迫的适应性差异。[结果]氮高效玉米基因型、氮低效玉米基因型在-N和+N处理下的平均株高、根冠比分别为68.4 cm和83.4 cm4、8.6 cm和88.5 cm,0.471、0.847和0.256、0.214。在氮磷钾正常供应条件下,氮高效玉米基因型比低效玉米基因型的产量降低14.69%;在氮素缺乏条件下,氮高效玉米基因型比低效玉米基因型的产量提高2.26%;在缺氮条件下,高效玉米基因型比氮磷钾正常供应时增产7.55%,而低效玉米基因型比氮磷钾正常供应时减产10.28%。[结论]苗期生物量可以作为高效玉米基因型筛选的指标之一。     

低氮胁迫下不同小麦品种苗期性状差异分类研究

筛选耐低氮能力强的小麦基因型并应用于大田生产是提高小麦氮素利用效率的有效途径之一。选用来自不同省份的57个小麦品种,研究水培低氮胁迫条件下苗期不同性状的变化特征,分类比较不同性状的耐低氮指数差异。结果表明：茎叶和根系的硝态氮与铵态氮含量及积累量、地上部干重、根冠比变异系数均大于20%,地上部干重耐低氮指数变异范围为0.56～1.45,变异系数为22.99%,品种间差异极显著。根据植株地上部干重耐低氮指数差异,将品种分为3种类型,分别为耐低氮品种、中度耐低氮品种和低氮敏感品种,其中地上部干重、地上部与根系的氮含量与积累量均表现为耐低氮型品种依次高于中度耐低氮型品种、低氮敏感型品种;地上部与根系的含氮量耐低氮指数、根系干重及其耐低氮指数类型间差异不显著。该研究还讨论了植株地上部干重耐低氮指数分类指标界值(0.7和0.9)应用于品种耐低氮特性早期分类研究的价值。     

氮、钾、甜菜碱对减缓夏玉米水分胁迫的效果

 采用盆栽试验研究了水分胁迫和正常供水条件下，氮、钾和甜菜碱对2种不同基因型夏玉米（陕单9号和陕单911）各生育期干物质、籽粒产量及水分利用效率的影响，确定这些因子在增强作物抗旱性方面的功能。结果表明，水分胁迫条件下玉米干物质和籽粒产量明显降低，但各品种反应不同：陕单9号干物质和籽粒产量高，抗旱性强；陕单911相反。施用氮、钾和甜菜碱能不同程度提高玉米干物质和籽粒产量以及水分利用效率，减缓水分胁迫，提高程度与品种关系密切。施用氮肥后，在水分胁迫条件下陕单911干物质和籽粒产量显著增加，水分利用效率明显提高，2种氮肥用量有显著差异；陕单9号在低氮用量时增产，增加氮量并未进一步提高产量，低、高氮肥用量间无显著差异。正常供水时，氮肥作用明显下降，表明氮肥不仅能供应养分，还有增强抗旱的功能。施用钾肥和喷施甜菜碱对受水分胁迫的玉米有同样功能，且效果更突出。在供水条件下这些效果下降更明显，甚至消失，表明它们对增强作物抗旱性的贡献更大。     

不同氮效率基因型玉米根系对低铁胁迫的响应

[目的]揭示不同基因型玉米根系对低铁胁迫的响应,为玉米铁营养研究提供理论依据。[方法]采用营养液培养的方法,研究2种不同氮效率的玉米基因型(ZD958和XY335)在低铁(5μmol/L)和高铁(200μmol/L)条件下生物量累积和分配、根系形态和养分吸收的变化。[结果]低铁胁迫下,2种基因型玉米的苗干重、根干重、总根长、根体积和根表面积均有不同程度的降低,ZD958的苗干重、根干重、根体积、根表面积比XY335分别高45.00%、28.33%、21.27%、16.41%,但2个品种在低铁处理下根质量比与平均根直径明显增加;在低铁胁迫下,ZD958的氮累积量、磷累积量、钾累积量和铁累积量比XY335分别高36.80%、48.12%、45.08%和47.19%。[结论]氮低效的玉米基因型ZD958较氮高效玉米基因型XY335对低铁胁迫更为敏感。     

不同玉米自交系穗部性状对氮胁迫的反应及其聚类

在低氮和正常施肥条件下,对50个玉米自交系的穗长、穗粗、穗粒重等8个性状进行了对比分析.结果表明,各自交系的穗部性状分别存在极显著差异;在缺氮条件下,自交系的穗重、穗粒重等产量性状,对氮缺乏的反应较敏感,变异范围大;以氮胁迫情况下穗粒重的变化率为指标,把自交系分为氮素高效利用型、氮素利用迟钝型、氮素敏感型和氮素高度敏感型4类,其中Q 3、许178等13个自交系为氮素高效利用基因型;沈137、济533等32个自交系为氮素利用迟钝基因型;凤可1、沈99-718等4个自交系为氮素利用敏感基因型;而综3自交系为氮素高度敏感基因型.     

砖红壤地区花生基因型间磷效率差异及机理初探

采用大田试验,研究了土壤缺磷对不同基因型花生酸性磷酸酶(APA)活性、光合速率、籽粒蛋白、脂肪含量以及产量的影响,结果表明:在土壤缺磷状态下,供试各基因型花生叶片酸性磷酸酶活性均有不同程度升高,但是光合速率、籽粒蛋白含量、脂肪含量以及产量都呈下降趋势。说明磷胁迫改变了植物生理代谢平衡,影响了作物品质及产量性状;黑叶基因型的各项指标优于其他各供试基因型,表现出较强的耐低磷能力。     

玉米ZmCCT10耐低氮功能研究

【目的】土壤氮素缺乏影响玉米的产量和品质,是中国玉米生产面临的重大问题。ZmCCT10编码转录因子,具有一因多效性,ZmCCT10是调控玉米生长发育和响应非生物胁迫重要的调节因子。解析玉米耐低氮的分子机制、聚合抗性基因,为培育耐低氮和氮高效玉米品种奠定基础。【方法】通过比较ZmCCT10近等基因系在低氮胁迫和完全营养水培条件下与耐低氮胁迫相关的性状,分析低氮胁迫后ZmCCT10的表达模式,选择ZmCCT10在近等基因系表达量差异最大的部位与时间点,进行转录组测序。发掘玉米ZmCCT10响应耐低氮反应的特征,探究其参与耐低氮反应的分子机制。【结果】在低氮胁迫条件下,ZmCCT10近等基因系Y331-ΔTE和Y331的根长性状、生物量、氮素生理指标显著差异。其中,ZmCCT10不带有转座子插入的单倍型Y331-ΔTE的总根长、主胚根长、侧根长均显著长于Y331;根干重、地上部干重、氮积累量、硝酸还原酶活性也显著高于Y331。在低氮胁迫后,ZmCCT10在根部和叶片的表达量均显著高于对照处理,且近等基因系间的表达量也具有显著差异,根部和叶片的表达模式也不同。胁迫处理3 h后,ZmCCT10在...     

不同基因型高粱的氮效率及对低氮胁迫的生理响应

【目的】探讨不同基因型高粱氮素吸收效率和利用效率及其差异机制,研究低氮胁迫对不同基因型高粱叶片无机氮含量和氮同化酶活性的影响,为耐低氮型高粱品种的选育提供理论依据。【方法】采用盆栽试验,选取2个低氮敏感型高粱(冀蚜2号和TX7000B)和2个耐低氮型高粱(SX44B和TX378)为试验材料,设置高氮(0.24g·kg-1风干土)和低氮(0.04 g·kg-1风干土)2个处理,分别在挑旗期和灌浆期测定高粱叶片NO3--N、NO2--N及NH4+-N含量和硝酸还原酶(NR)、亚硝酸还原酶(Ni R)、谷氨酰胺合成酶(GS)和谷氨酸合成酶(GOGAT)活性,分析不同基因型高粱在2个氮处理下的氮效率相关指标及其差异。【结果】(1)不同基因型高粱籽粒产量对低氮的响应不同,低氮处理显著降低了冀蚜2号和TX7000B的籽粒产量,与高氮处理比较分别降低13.87%和19.25%,但没有降低SX44B和TX378的籽粒产量。(2)与高氮处理比较,低氮处理的相对籽粒氮累积量、相对植株氮累积量和相对氮收获指数不能表征各基因型高粱是否具有耐低氮特性;但相对低氮敏感型高粱,耐低氮型高粱在低氮处理下有着较高的相对氮肥偏生产力和相对氮素利用效率。低氮处理下SX44B和TX378的氮肥偏生产力是高氮处理的6.19和7.49倍,而冀蚜2号和TX7000B则分别为5.17和4.85倍;低氮处理下SX44B和TX378的氮素利用效率是高氮处理的1.84和1.85倍,而冀蚜2号和TX7000B则分别为1.67和1.35倍。(3)通径分析表明,高氮处理下,植株氮累积量和氮素利用效率对籽粒产量贡献相同;而在低氮处理下,氮素利用效率对籽粒产量关联作用更大。(4)高粱的叶片无机氮含量不能表征高粱是否具有耐低氮特性,灌浆期叶片无机氮含量较挑旗期显著降低。(5)与高氮处理比较,低氮处理时冀蚜2号和TX7000B叶片中NR、GS和GOGAT活性显著降低,SX44B酶活性变化不显著,而TX378叶片中GS活性增加。【结论】耐低氮型高粱在低氮胁迫时有着较高的相对籽粒产量和相对氮素利用效率。低氮胁迫时叶片较高的氮同化酶活性是高粱耐低氮的生理基础。发掘和利用低氮条件下具有较高的叶片氮同化酶活性和氮素利用效率的高粱种质资源,有助于提高耐低氮高粱品种的培育效率。     

不同基因型澳洲坚果对磷胁迫反应的差异研究

通过常磷和缺磷溶液培养,对8个不同基因型澳洲坚果的生长情况和吸收利用磷营养的特性进行了研究,探讨了不同基因型澳洲坚果对磷胁迫反应的差异.结果表明,不同基因型澳洲坚果对可溶性磷的吸收能力存在差异,吸收的磷量可达到自身固有磷量的12.28%～77.78%;H2、246、Oc和800等基因型植株的根、地上部以及单株鲜重和干重均表现出受磷胁迫影响较大的特点;在缺磷条件下,H2基因型植株的磷生物利用率下降(仅为常磷处理的93.80%),其他基因型均有所上升,尤其是246和Oc基因型植株的磷生物利用率分别为常磷处理的184.38%和141.67%,说明H2、246和Oc等3个基因型对磷胁迫比较敏感.     

玉米耐低锌品种的筛选及评价

为了研究寒地春玉米耐锌胁迫的基因型差异,利用水培试验,研究了黑龙江省大面积推广的18个玉米杂交种幼苗期对低锌的反应。结果表明:通过比较不同基因型各性状的相对耐性值及其与综合评价系数的相关性分析,明确了相对叶鲜重、相对叶干重、相对根鲜重和干重可作为玉米耐低锌基因型早期鉴定的重要指标。提出了玉米耐低锌综合评价指数,并在此基础上筛选出低锌敏感型玉米品种:四单19和龙青1号,耐低锌型玉米品种:牡丹9号、垦玉6号、兴垦3号、庆单2号和龙辐单208。     

铝对盆栽平邑甜茶生长及吸收·分配和利用15N的影响

[目的]为酸化果园土壤治理提供理论依据。[方法]以盆栽平邑甜茶为试材,采用^15N同位素示踪技术研究铝对其生长及吸收、分配和利用^15N的影响。[结果]高浓度铝处理（1 000 mg/kg）显著抑制植株的生长与^15N吸收、分配和利用,其株高、茎粗、地上部干重和地下部干重分别为21.81 cm、0.29 cm、1.91 g、2.94 g,分别为对照的87.87%、85.29%、51.76%、79.24%。低浓度铝处理（250、500、750mg/kg）与对照相比,均以地下部^15 N吸收征调能力（Ndff）最高,其次为地上部;高浓度铝处理则以地上部Ndff最高,其次为地下部;不同的铝浓度处理,植株对^15N分配情况不一致,低浓度铝处理与对照相比,均为地上部高于地下部,在高浓度铝处理下,则为地下部高于地上部;高浓度铝处理下,其15N吸收量和利用率分别为0.76 mg和2.4667%,分别为对照的43.75%和52.11%。[结论]在低浓度铝处理下,平邑甜茶的生长及^15N的吸收、分配、利用率的提高不会受到影响;高浓度铝胁迫则抑制平邑甜茶的生长及^15N的吸收、分配和利用。     

镉胁迫对水稻生长和营养代谢的影响

 选择苗期镉耐性和籽粒镉含量差异明显的4个晚粳稻品种为供试材料，研究了有毒重金属镉胁迫对水稻生长和营养代谢的影响。结果表明，镉胁迫显著降低各品种的产量和每株穗数、每穗总粒数、结实率、粒重等经济性状以及不同生育期的地上部干物质重，但苗期镉耐性较强的品种受抑制程度要小于镉耐性较弱的品种，相近耐性类型中籽粒镉含量较高的品种比镉含量较低的品种受害严重。因此可用苗期镉的耐性评价不同基因型耐镉性的差异。镉胁迫显著增加各品种地上部茎叶和籽粒的镉含量和积累量，但增加的程度品种间存在着很大差异。植株镉含量随生育进程而逐步下降，而植株镉积累量随生育进程而增加，与干物质产量一致。本研究还表明，镉胁迫显著影响籽粒中一些矿质元素的含量，按镉对籽粒元素含量的效应可将所涉及的8种元素划分为二类，一类呈现为抑制效应，包括K、P、Mg、Mn和Zn等5种；另一类呈现为促进效应，包括Fe、Cu和Ca等3种。此外，镉胁迫对游离氨基酸含量的影响与氨基酸种类和品种有关。值得注意的是，谷氨酸和半胱氨酸等含硫氨基酸的合成受镉胁迫的抑制，且耐性较弱的品种受抑制程度明显大于镉耐性较强的品种。同时，耐性较强的品种这些氨基酸的含量均高于耐性较弱的品种，说明这些氨基酸的代谢可能与水稻品种的Cd耐性反应有关。     

不同基因型大麦苗期对低氮胁迫的生物学响应

采用溶液培养试验的方法,对6个不同基因型大麦品种苗期耐低氮性状指标进行了研究。结果表明：单株吸氮量、根于重、地上部于重、植株干重、分蘖数和根长在品种间存在极显著差异;不同供氮水平对根长以外的各性状都有极显著的影响;各相对性状也存在不同程度的基因型差异,相对分蘖数〉相对地上部干重=相对植株干重〉相对根干重〉相对单株吸氮量〉相对根长〉相对氮素生理利用效率〉相对株高。相关性分析表明：单株吸氮量和苗期各干重指标间互呈极显著正相关关系;相对单株吸氮量、相对株高和苗期各相对干重指标间 互呈极显著相关关系。     

Use of thermography for high throughput phenotyping of tropical maize adaptation in water stress

In this study the suitability of thermal imaging for phenotyping was investigated as part of a breeding experiment carried out by the International Maize and Wheat Improvement Centre (CIMMYT) at Tlaltizapán experimental station in Mexico. Different subtropical maize genotypes with two replications were screened with respect to their tolerance to water stress. Thermal images of the canopy of 92 different maize genotypes were acquired on two different days in the time interval between anthesis and blister stages (grain filling 1), whereby each picture contained five plots of different genotypes and canopy temperatures calculated for each plot. Significantly, lower canopy temperatures were found in well-watered genotypes compared with water-stressed genotypes. Furthermore significant differences (p < 0.001) between genotypes under water stress were detected using thermal images. A close correlation (p < 0.01–0.001) between canopy temperature or modified Crop water stress index with NDVI and SPAD values was obtained. It may be concluded that genotypes better adapted to drought conditions exhibited lower temperatures.Thermography is a potentially promising method to accelerate the screening process and thereby enhance phenotyping for drought adaptation in maize.     

不同耐铝性的小麦基因型在酸性铝毒土壤的适应性及其与体内养分状况的关系

采用土培试验研究了4个不同耐铝性的小麦基因型在酸性高铝土壤中的适应性及其与体内养分状况的关系.结果表明,酸性高铝条件明显抑制小麦的生长,但耐铝基因型的株高、地上部干重和籽粒产量均显著高于敏感基因型,表现出对酸性铝毒土壤较强的适应性.低pH高铝处理降低了小麦地上部氮、钾、钙、磷和锌的含量,提高了铝含量,对镁、铁和锰含量则无明显的影响,但耐铝基因型植株地上部比铝敏感基因型有较高的氮、钾、钙和磷含量及较低的铝含量.耐铝基因型对酸性铝毒土壤的适应性强可能与其在低pH高铝条件下维持较高的钙、磷含量,较低的铝含量以及较高的Ca/Al,P/Al和K/Al比值有关.     

不同氮效率油菜品种碳素累积转运差异及其对油分形成的影响

【目的】研究不同氮效率油菜品种碳素累积转运差异,为揭示氮高效品种协调籽粒碳氮代谢矛盾、促进油分形成的机理提供理论依据。【方法】采用土培试验,以不同氮效率油菜品种为供试材料,在正常供氮和氮胁迫条件下,研究不同生育期(抽薹期、开花期、角果发育期和收获期)碳素累积与器官分布的差异,并用~(13)C标记技术测定营养器官碳素向生殖器官的再分配比例与再分配量,分析碳素累积转运对籽粒产量形成与油分累积的影响。【结果】氮高效品种的籽粒油分含量略高于氮低效品种,但2种供氮水平下品种间差异均未达到显著水平,而油分产量氮高效品种显著高于氮低效品种;与氮胁迫处理相比,正常供氮处理的油分含量略有降低,但油分产量显著增加。植株碳素累积量各生育期都表现为氮高效品种略高于氮低效品种,但品种间差异也均未达到显著水平;同一品种不同供氮水平处理之间的碳素累积量差异较大,正常供氮处理显著高于氮胁迫处理。不同氮效率油菜品种器官碳素分配比例存在差异,氮高效品种抽薹期和开花期叶片和根的碳素分配比例以及角果发育期和收获期角果与籽粒的碳素分配比例均大于氮低效品种,而全生育期茎中碳分配比例以及角果发育期和收获期根中的碳素分配比例却小于氮低效品种。与氮胁迫处理相比,正常供氮处理的抽薹期和开花期叶中碳素分配增多、根中碳素分配减少,收获期籽粒的碳素分配也是正常供氮处理高于氮胁迫处理。随着生殖生长进程,营养器官碳素向生殖器官的再分配比例和量逐渐增加,品种间差异也逐渐加大。开花期向花的再分配比例和量,氮胁迫条件下氮高效品种低于氮低效品种,正常供氮条件下则相反,但2种氮水平下的品种间差异均不显著;角果发育期向角果的再分配比例和量以及收获期向籽粒的再分配比例和量,2个氮水平均表现为氮高效品种高于氮低效品种,但只有正常供氮条件下差异显著;收获期向角果皮的再分配比例和量,氮胁迫条件下氮高效品种低于氮低效品种,正常供氮条件下则相反,但只有氮胁迫条件下差异显著。油菜收获时50%以上抽薹期累积碳素已离开营养器官,抽薹期累积的碳素减少比例与向生殖器官转运再分配的碳素比例具有相同的处理间变化趋势,但由于碳水化合物的呼吸消耗,碳素减少比例远大于碳素转运再分配比例。【结论】不同氮效率油菜品种各生育期碳素累积量并没有明显差异,但是氮高效品种生长后期有更多的营养器官碳素向生殖器官尤其是向籽粒转运,这是氮高效品种籽粒形成过程中争取更多碳源,缓解碳氮代谢矛盾,促进油分形成的重要机理之一。     

Cr6+胁迫下小麦幼苗地上部分生长及DNA损伤效应的研究

[目的]阐明Cr6+影响小麦幼苗生长发育的毒理机制。[方法]研究5~100 mg/LCr6+胁迫72 h对3 d和10 d龄小麦幼苗地上部分生长的影响及DNA损伤效应。[结果]5~100 mg/LCr6+均表现出降低两苗龄幼苗苗高、地上部分鲜重、干重的效应;3 d龄幼苗比10 d龄幼苗对Cr6+胁迫更敏感;Cr6+导致小麦幼苗叶片DNA含量显著降低,3 d龄幼苗叶片DNA含量下降的幅度大于10 d龄幼苗;5~100mg/LCr6+均引起3 d和10 d龄幼苗地上部分DNA的增色效应值高于对照值。[结论]Cr6+造成的DNA损伤可能是影响不同龄期小麦幼苗生长的主要原因之一。     

Symbiotic performance,shoot biomass and water-use efficiency of three groundnut (Arachis hypogaea L.) genotypes in response to phosphorus supply under field conditions in Ethiopia

Phosphorus is a key nutrient element involved in energy transfer for cellular metabolism, respiration and photosynthesis and its supply at low levels can affect legume nodulation, N₂ fixation, and C assimilation. A two-year field study was conducted in Ethiopia in 2012 and 2013 to evaluate the effects of P supply on growth, symbiotic N₂ nutrition, grain yield and water-use efficiency of three groundnut genotypes. Supplying P to the genotypes significantly increased their shoot biomass, symbiotic performance, grain yield, and C accumulation. There was, however, no effect on shoot δ¹³C values in either year. Compared to the zero-P control, supplying 40 kg·ha⁻¹ P markedly increased shoot biomass by 77% and 66% in 2012 and 2013, respectively. In both years, groundnut grain yields were much higher at 20 and 30 kg·ha⁻¹ P. Phosphorus supply markedly reduced shoot δ¹⁵N values and increased the %Ndfa and amount of N-fixed, indicating the direct involvement of P in promoting N₂ fixation in nodulated groundnut. The three genotypes differed significantly in δ¹⁵N, %Ndfa, N-fixed, grain yield, C concentration, and δ¹³C. The phosphorus × genotype interaction was also significant for shoot DM, N content, N-fixed and soil N uptake.